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1、不锈应用生活中的不锈钢 周保仓编译 1 对不锈钢表面的认识 几十年来，研究人员一直在探索研究对不 锈钢表面加工处理后进行维护的最佳技术。探索 这种技术的目的是要尽量延长所制造的机器设备 和系统的使用寿命。例如，需要进行焊接时，机 械加工或被碳钢污染后需要采取这种技术进行处 理。通常这种类型的维护会使不锈钢获得足够的 耐腐蚀性能。特别是必须要去除焊接所造成的 退火色，因为退火色区域为多微孔结构，氯化物 容易渗入，造成破坏。这层薄薄的氧化膜由几层 构成，膜的厚度仅为1015纳米，如果这几层由 于燃烧过程而膨胀，其内部的膨胀系数会有所差 别，那么，随着温度波动就会产生显微疏松。另 外，在该区域内，烧
2、损的铬要多于烧损的铁，这 也降低耐腐蚀性能。换句话说，如果该区存在腐 缝壤 蚀风险的话，就必须要去除焊接和退火造成的退 火色。最常用的方法之一是酸洗和钝化处理。多 年的实践证明这种处理方法效果很好。总之，为 了在最后使表面重新形成钝化膜，必须要通过酸 洗和钝化的方法去掉损坏的、烧损和或被污染 的氧化膜。虽然该方法是使弱化的铬氧化膜回复 到最佳状态的有效方案，但是，它也有明显的不 足。除了必须使用对人和动物带来危险的无机酸 外，通常酸洗后的残酸还需运往专业公司处理， 这对内部的物流也不利。这就是为什么各公司都 在寻求替代方案，采用机械修磨和喷玻璃丸进行 处理。另外，人们也开始使用喷射陶瓷进行处
3、理，而且，利用激光剥蚀也取得了良好效果。喷 射带有磨料的干冰也取得了成功。这些工艺技术 的目的均是使材料的耐腐蚀性能提高到可接受的 程度。更为专业的方法是阳极抛光和电解抛光， 出优良的耐污染性。 3_3耐热水密合性 耐热水密合性试验方法是在80热水中浸渍 168J时，然后用透明胶带进行剥离试验，评价涂 图7耐热水密合性试验结果 层的密合性。 如图7所示，开发材的无机有机复合清洁型 涂层显示了优良的耐热水密合性。 34其他品质特性 开发材厨房洗涤池使用时的其他品质特性的 调查结果示于表1。结果表明，开发材完全满足设 想的试验项目评价标准，表明厨房洗涤池用清洁 型涂层具有良好的涂层性能。 4结束语
4、 应用清洁型涂层不锈钢板技术与光波工业株 式会社共同开发，生产出具有耐损伤性、耐水垢 性、耐热水密合性的清洁型涂层厨房洗涤池。 编译自日新制钢技报No90(2009) 35- 不锈应用生活中的不锈钢 采用这两种方法处理后，氧化膜的等级高，表面 特别平滑。另外，在这两种加工过程中，去掉的 铁原子要比去掉的铬和镍原子多，这也有助于提 高耐腐蚀性能。图1所示为各种处理工艺处理的 AISI 3 16不锈钢表面的正电位。采用的基准是正电 位为260mV的未处理的不锈钢表面。值得注意的 是表面在进行修磨或喷射玻璃丸处理后正电位或 耐腐蚀性能降低。这是由于其表面变得更为粗糙 所致，而且在污垢沉积的影响下，情
5、况会进一步 恶化，导致在沉积物下产生侵蚀。这种类型的腐 蚀产生在污垢沉积物下面，特别在有氯化物存在 的情况下更是如此。在污垢沉积下面，氯化物的 穿透深度要比氧分子深，使材料产生腐蚀。氯属 于卤素族，以易形成各种盐而著称。为了保持钝 态，不锈钢需要有氧，但是在污垢沉积下面，却 没有足够的氧来形成钝化膜。这就是为什么不锈 钢不是不需维护，而是必须要定期进行清理的原 因。由于抛光表面对污垢沉积的敏感性较低，所 以其优点也是明显的。照片1所示为各类表面的显 微照片。 3oO 20o 1oo O A 8 C D E F G A)=未处理的AISI 316L 2B表面；B)=喷100tm刚玉处理 的表面；
6、C)=研磨的K240；D)=酸洗和钝化的；E)=在 HFHNO，内阳极酸洗的；F)：在H SO 内阳极酸洗的； G)=在H：SO4H PO 内电解抛光的 图1各种表面处理的AISI 3 16的耐腐蚀性能 可以这么说，不锈钢的耐腐蚀性能不仅取决 于使用的合金类型，而且还取决于不锈钢的表面 情况。从图1可以看出，虽然采用电化学工艺可 取得更加好的效果，但是酸洗和钝化对最终的耐 腐蚀性能有着良好的作用。就其可能性和装备而 论，酸洗通常是一种理想的处理工艺。但是，我 36一 们建议找专业酸洗公司进行酸洗，因为化学剂对 人和动物的健康有影响，在使用时有许多注意事 项要遵守。如果公司有自备的酸洗车间，在使
7、用 时必须严格遵守规章制度，防止对员工的身体带 来危害。 喷刚玉砂处理 磨光Kl8O 电解抛光的 照片1经不同工艺处理的不锈钢表面的显微照片 (V=400) 产品在本厂内进行处理的好处是不打乱工 厂内部的物流，减少外运，降低运输成本。特别 要指出的是，负责酸洗的员工必须严格按工艺要 求，使用正确的参数和要求的抑制剂进行酸洗， 以防产生过酸洗。特别是晶界，由于其耐腐蚀性 能较差，产生过酸洗可能会使其迅速受到早期侵 蚀，这会造成表面粗糙。照片2清楚地表明奥氏 体不锈钢晶界的优先侵蚀。它还清楚地显示出奥 氏体晶粒，很明显，这些晶界为污染和微生物存 积提供了空间。微生物的存积反过来又迅速导致 产生致命
8、的微生物诱发腐蚀(MIC)。因此，人 们的眼睛并不是检查表面粗糙度最好的仪器，因 为许多区域用肉眼是无法观察到的。人们通常说 研磨的表面粗糙度比抛光表面的粗糙度大254 倍，见图2所示。 照片2酸洗的不锈钢AISI 316(V：1500 x)，其晶界已受 到早期侵蚀 w 不锈应用生活中的不锈钢 4 图2有时，研磨表面的粗糙度比抛光表面的要大254倍 差 好 增大表面粗糙度(拨 m计，Ra) 图3如果不锈钢的表面粗糙度在02506 ITI之间，清洁 起来最容易 细菌 =；=；=j 勇 垡 Ra=O25-06 m 粘结太紧 图4如果表面太光滑，就很难从表面去除细菌 因此，重要的是表面要平滑，但是，
9、也不能 太光滑，太光滑则使表面和微生物之间的粘合力 变大，当粗糙度在Ra=02 m以下时会生成危险 的生物膜。图3所示为可清洁性与粗糙度的关系。 换句话说，在实际当中， “表面越光滑，越易于 清洗”这条规则并不总适用。图4所示为发生的真 实情况。 2 喷射带有磨料的干冰 去除不想要的或烧损的不锈钢表面退火色还 有一种鲜为人知的方法，就是通过喷射干冰加磨 料的方法。把在一75凝固的碳晶粒与少量的磨 料一起喷到不锈钢表面，其结果是在非常短的时 间内，二氧化碳从固态转化为蒸气。这在不锈钢 表面产生升华及热震，磨料可彻底消除退火色。 这种工艺的效果不错，但缺点是生产期间的噪音 太大，而且，生产需要干冰
10、，价格较贵。优点是 生产后除了粉尘外，不会有水分。还有一个缺点 是不锈钢表面为乳白色，外观不太漂亮。 3水喷射处理 近年来，荷兰开发了一种独特的崭新技术， 就是水喷射处理技术。该技术是由Vink公司开发 的，称之为Viwatech。该技术采用的是几乎不含 氯化物的专用富氧水。这种水在去除旧的氧化膜 后可迅速使氧化铬钝化膜形成。水中加入研磨 料，用来取代酸洗的作用。所有的溶液是在高压 下按照特定的平衡比喷到整个工件上的，能彻底 地去除退火色和有害的污染。而且，处理后表面 得到了修复，优化了耐腐蚀性能。形成相对较低 的粗糙度又有降低污垢沉积倾向，进一步提高了 耐腐蚀性能。因此可防止产生有害的“污垢
11、下侵 蚀”。 由于海水或微咸水的悬浮微粒的表面体积比 不理想，当在空气中时蒸发相对较快，使盐和氯 化物的浓度增加。换句话说，它们对不锈钢有非 常强的腐蚀作用，即使是AISI 3 16不锈钢也不耐这 种腐蚀。海水或微咸水的悬浮微粒对不锈钢家具 外表面的影响尤为突出。特别是研磨表面受影响 更大。 37 不锈应用生活中的不锈钢 4表面 TNO公司进行的形貌研究发现，通过喷陶瓷 和玻璃丸产生的表面较粗糙。图5所示为通过喷陶 瓷丸产生的表面，其平均粗糙度为R_a=1257 m。 通过喷陶瓷丸产生的表面与通过喷玻璃丸产生的 表面粗糙度差不多，平均粗糙度在Ra=1490 ITI。 图6为二维图。 图5喷射陶
12、瓷丸处理的表面的三维形貌图片 图6通过喷射陶瓷丸处理的表面粗糙度的二维图 图7所示为通过喷射高压水处理表面的形貌 图。图8所示为二维图。令人惊奇的是产生的粗糙 度仅为026 IXm，表面非常平滑。 因此这种表面不受污垢沉积的影响，可显著 38一 图7通过喷射高压水处理表面的3D形貌图， 表面粗糙度为为026 m(TNO公司提供) x“n1 图8通过喷射高压水处理表面的二维图 降低污垢下的腐蚀风险。这也是为什么悬浮微粒 对这种表面影响不大的原因。除了上述优点外， 还有一大优点就是与酸洗不同，对环境没有影 响。通常酸洗液含有氢氟酸和硝酸，不需多说， 这些无机酸对环境有影响，会对人和动物造成危 险。这就是为什么水喷射处理工艺可成为一种很 有吸引力的替代工艺，来代替现有的工艺。水喷 射处理工艺仍需进行优化，而且正在研发移动式 水喷射处理装置。 编译自不锈钢世界20099
